Ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

F03D3/04 - с неподвижными ветронаправляющими средствами, например кожухами или каналами (F03D 3/02 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2472031:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) (RU)

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам с направляющими устройствами, преобразующими энергию воздушного потока, и может быть использована для получения как механической, так и электрической энергии. Ветроэнергетическая установка включает в себя ускоритель потока, выполненный в виде направляющих элементов, внутри которого на вертикальной оси установлен ротор с лопастями. Направляющие элементы имеют форму четверти полого цилиндра и жестко соединены между собой посредством штанги, насаженной на ось с возможностью свободного вращения вокруг нее, причем направляющие элементы расположены на концах штанги вогнутой поверхностью к оси с возможностью свободного вращения вокруг ротора. Ось вращения делит штангу на две части в отношении 1:2, при этом большая часть штанги по середине изогнута под углом 135°. Направляющие элементы имеют стабилизаторы, которые установлены параллельно с каждой вертикальной стороны направляющих элементов, причем стабилизаторы с одной стороны направлены по касательной к поверхности направляющих элементов, а с другой стороны перпендикулярно к их поверхности. Изобретение обеспечит увеличение коэффициента использования энергии ветра при упрощении конструкции ветроэнергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам с направляющими устройствами, преобразующими энергию воздушного потока, и может быть использовано для получения как механической, так и электрической энергии.

Известна ветроустановка, содержащая неподвижный несущий корпус, являющийся основным направляющим аппаратом, выполненным в виде пространственной лопастной решетки с центральным выходным каналом, в котором соосно с центральной осью на вертикальном валу размещено рабочее колесо. На верхнем элементе корпуса установлен с возможностью свободного вращения относительно центральной оси единый блок из воздухозаборника, сопла и стабилизатора, при этом пространственная лопастная решетка сформирована из двух поверхностей вращения, построенных в виде кругового массива пространственных лопастей между ними, которые формируют рабочие каналы; воздухозаборник полностью охватывает рабочие каналы тыльной зоны направляющего аппарата и соединен воедино с выходным соплом с возможностью свободного вращения относительно центральной оси (Патент RU 2276743, опуб. 20.05.2006).

Данная ветроустановка не обеспечивает максимально возможного коэффициента использования энергии ветра и сложна в изготовлении.

Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей, где входная закругленная кромка лопасти расположена на большем расстоянии от оси вращения турбины, чем задняя заостренная кромка, при этом наружная грань лопасти образует оптимальный угол атаки с измененным направлением движения воздушного потока, и поворотные щиты, экранирующие лопасти. Профиль лопасти ветротурбины выполнен симметричным и образован двумя плавными кривыми различной степени кривизны одного знака, при этом ось симметрии проходит по середине длины профиля лопасти ветротурбины. Каждая лопасть состоит из двух или нескольких частей, соединенных между собой вертикальными шарнирами с возможностью принудительного поворота любой части лопасти (Патент RU 2267647, опуб. 10.01.2006).

Данная ветроустановка не обеспечивает максимально возможного коэффициента использования энергии ветра, сложна в изготовлении, также недостатком является большая материалоемкость и сложность конструкции лопастей.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа ветроустановка, включающая концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями, концентратор выполнен в виде полого цилиндра с изготовленными в нем вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями (Патент RU 2204051, опуб. 10.05.2003).

Недостатком данной ветроустановки является большая материалоемкость. Кроме того, энергия ветра используется не полностью, так как ветроколесо является непроницаемым для ветрового потока, поэтому концентрированный поток воздуха будет отражаться от ветроколеса и вытекать через другие (соседние) щели, следовательно, данная ветроустановка не обеспечивает максимально возможного коэффициента использования энергии ветра.

Задачей данного изобретения является увеличение коэффициента использования энергии ветра и упрощение конструкции.

Для решения поставленной задачи ветроэнергетическая установка включает ускоритель потока, выполненный в виде направляющих элементов, внутри которого на вертикальной оси установлен ротор с лопастями. Направляющие элементы имеют форму четверти полого цилиндра и жестко соединены между собой посредством штанги, насаженной на ось с возможностью свободного вращения вокруг нее, причем направляющие элементы расположены на концах штанги вогнутой поверхностью к оси с возможностью свободного вращения вокруг ротора, а ось вращения делит штангу на две части в отношении 1:2, причем большая часть штанги по середине изогнута под углом 135°. Направляющие элементы имеют стабилизаторы, которые установлены вертикально и параллельно друг другу с каждой стороны направляющего элемента, причем стабилизаторы с одной стороны направлены по касательной к поверхности направляющих элементов, а с другой стороны, перпендикулярно к их поверхности.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1, где изображено рабочее положение ветроэнергетической установки (вид сверху) с указанием изменения воздушного потока.

Ветроэнергетическая установка включает в себя ротор 1 с лопастями 2, 3, 4, 5, имеющими аэродинамический профиль, установленный на вертикальной оси 6, ускоритель потока 7 выполнен в виде двух противоположно направляющих элементов 8, 9, имеющих форму четверти полого цилиндр. Направляющих элементов 8, 9, закрепленных посредством штанги 10. Ось вращения 6 делит штангу 10 на две части в отношении 1:2, причем большая часть штанги 10 по середине изогнутой под углом 135° для достижения жесткости конструкции и устойчивости к вибрациям. С каждой стороны направляющих элементов 8, 9 установлены вертикально и параллельно друг другу стабилизаторы 11, 12.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом

При появлении ветра стабилизаторы 11, 12 устанавливают направляющие элементы 8, 9 в рабочее положение. Направляющий элемент 8, выполненный в форме четверти полого цилиндра, создает концентрированный воздушный поток, который набегает на лопасть 3, создавая дополнительную полезную силу вращения F₂. Направляющий элемент 9 отворачивает поток от лопасти 4, уничтожая силу F₃, направленную против вращения, увеличивает скорость ветра, благодаря форме четверти полого цилиндра, и концентрирует его поток на лопасть 5, создавая еще одну полезную силу вращения F₄. Так как появляются дополнительные полезные силы F₂ и F₄, и устраняется сила противодействия F₃, то коэффициент использования энергии ветра возрастает (Фиг.1.). Благодаря такой конструкции ветроэнергетической установки, работают три лопасти 2, 3, 5, что позволяет увеличить коэффициент использования энергии ветра. При увеличении количества лопастей выигрыш в силе сохраняется.

1. Ветроэнергетическая установка, включающая ускоритель потока, выполненный в виде направляющих элементов, внутри которого на вертикальной оси установлен ротор с лопастями, отличающаяся тем, что направляющие элементы имеют форму четверти полого цилиндра и жестко соединены между собой посредством штанги, насаженной на ось с возможностью свободного вращения вокруг нее, причем направляющие элементы расположены на концах штанги вогнутой поверхностью к оси с возможностью свободного вращения вокруг ротора, а ось вращения делит штангу на две части в отношении 1:2, причем большая часть штанги по середине изогнута под углом 135°, направляющие элементы имеют стабилизаторы.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что стабилизаторы установлены вертикально и параллельно друг другу с каждой стороны направляющего элемента, причем стабилизаторы с одной стороны направлены по касательной к поверхности направляющих элементов, а с другой стороны перпендикулярно к их поверхности.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для генерирования электрической энергии путем воздействия воздушных потоков на лопасти рабочего колеса, расположенного на одном валу с электрогенератором.

Ветроэлектростанция // 2449169

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Турбина двухкрыльевая // 2445508

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воздуха (воды) в механическую энергию вращения генератора и/или другого устройства.

Горная воздушно-тяговая электростанция // 2444645

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии без использования топлива. .

Ветроагрегат и ветроэнергетическая установка // 2440511

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании установок для получения электрической энергии из энергии ветра, а именно для создания ветроагрегата и ветроэнергетической установки.

Аэроэлектростанция // 2438040

Изобретение относится к ветряным двигателям, в частности, к таким, у которых ось вращения ротора перпендикулярна направлению ветра. .

Ветроволновая энергетическая установка // 2435981

Изобретение относится к ветроволновой энергетике и может быть использовано для получения электрической энергии. .

Ветродвигатель карусельного типа // 2432493

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для производства электроэнергии. .

Ветроэлектрическая станция для многоэтажных зданий и сооружений // 2426004

Изобретение относится к энергетике, к автономным ветроэлектрическим станциям как экологически чистым и наиболее дешевым источникам энергии. .

Ветродвигатель на основе аэродинамического экрана // 2425250

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с направляющими устройствами для воздушного потока, и может быть использовано для автономного энергоснабжения при малоэтажном и коттеджном домостроении, а также для частичного энергоснабжения многоэтажных домов при размещении ветроустановок на крыше здания.

Ветротурбинная установка // 2484297

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту

Ветротурбинная установка // 2488019

Изобретение относится к ветряным двигателям

Роторный ветродвигатель // 2494284

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а также для выработки электроэнергии. Роторный ветродвигатель содержит корпус, состоящий из двух дисков, параллельно скрепленных с внешней стороны равноотдаленными вертикальными направляющими пластинами, в котором в осевых отверстиях размещен вал с жестко закрепленным на нем пустотелым ротором. Внутри ротора параллельно оси вращения на одинаковом расстоянии друг от друга под определенным углом расположены лопасти. Между валом и ротором дополнительно установлен цилиндр, причем ротор крепится к цилиндру с помощью равноотстоящих аксиальных пластин, образующих аксиальные воздушные каналы. Направляющие пластины расположены тангенциально по отношению к ротору, а между внутренней поверхностью дисков и поверхностью ротора с обеих сторон конструктивно образованы дефлекторные воздушные каналы расчетной величины. Роторный ветродвигатель обладает простотой конструкции, высокой производительностью, универсальностью и высокой надежностью в широком диапазоне скорости ветра. 1 ил.

Ветродвигатель // 2497021

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения содержит вертикальный вал. На валу укреплена турбина. Турбина выполнена в виде центрального барабана с идентичными лопастями в количестве не менее четырех. Турбина размещена в неподвижном осесимметричном направляющем аппарате - статоре. Статор снабжен вертикальными неподвижными створками. Створки расположены между верхней и нижней крышками с возможностью обеспечения концентрации и направления ветрового потока с наветренной стороны на рабочую лопасть турбины и отвода вытесняемого этой лопастью воздуха в заветренное пространство. Ветродвигатель дополнительно снабжен воздушным эжектором. С эжектором сообщается одна из торцевых частей турбины. Размер лопасти по линии контакта ее с центральным барабаном превышает ее радиальный размер. Вся рабочая поверхность лопасти или ее отдельные участки выполнены с наклоном, обеспечивающим отклонение ветрового потока в сторону эжектора. Лопасти турбины выполнены выпуклыми. Выпуклость направлена в сторону движения. Изобретение направлено на увеличение момента, развиваемого ветродвигателем при малых частотах вращения турбины, и увеличение коэффициента использования энергии ветрового потока. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины // 2502893

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины. При ураганных ветрах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины. Каждую лопасть ветротурбины дистанционно принудительно перемещают или под воздействием давления воздушного потока она перемещается по горизонтальным направляющим, установленным под углом α, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром поверхности каждой лопасти. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования вращающего момента ветротурбины с одновременным регулированием угловой скорости ее вращения и стабилизацией мощности ветротурбины. 4 ил.

Ветровая электростанция // 2504690

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу. Каждая ветроэнергетическая установка расположена в подземном туннеле, соединенном с вертикальной аэродинамической трубой большой протяженности, подвешенной к аэростату. В результате, за счет значительного перепада атмосферного давления на концах трубы, создается постоянно действующий воздушный поток, а значит и работа электростанции будет без простоев. Подземное расположение ветроэнергетических установок значительно снижает звуковые и вибрационные воздействия на жилые массивы, что дает возможность расположить электростанцию ближе к потребителю и уменьшить расходы на транспортировку электроэнергии. 2 ил.

Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью // 2516732

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины. В нижнюю часть ветротурбины устанавливают грузы в виде емкостей аэродинамического профиля с общим центром тяжести на оси вращения ветротурбины, которые заполняют жидкостью или опорожняют и синхронно принудительно перемещают по горизонтальным радиально расположенным направляющим, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром тяжести каждого груза. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с одновременным регулированием и стабилизацией мощности ветротурбины.

Ветролектростанция высокой мощности // 2518786

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических станциях высокой мощности. Ветроэлектростанция, включающая модуль, содержит смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом. Дуговой экран снабжен автоматической системой угловой ориентации по сигналам датчика параметров ветра. Вертикальная ось модуля кинематически связана с валом электрогенератора. На опорах закреплена вторая платформа модуля, на которой смонтирована верхняя подшипниковая опора вертикальной оси, и осесимметричная поверхность, взаимодействующая с по меньшей мере одним опорным колесом экрана, обеспечивающим угловое перемещение дугового экрана от двигателя. На верхней платформе закреплены на опорах ярусами дополнительные модули, при этом верхняя платформа нижерасположенного модуля служит нижней платформой вышерасположенного модуля, а вертикальные оси модулей кинематически соединены. Изобретение обеспечит повышение мощности при работе в автоматическом режиме с высоким коэффициентом использования ветровой энергии. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Тепловихревой колодец-электростанция // 2535295

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения воды путем конденсации ее паров из атмосферного воздуха при сохранении функции установки как электростанции в полной мере. Тепловихревой колодец-электростанция содержит камеру поступления атмосферного воздуха, соединенную с вертикальной трубой поясом, имеющим выходные тангенциальные каналы. Корпус камеры поступления воздуха накрыт крышками, а внизу снабжен конденсатором паров и емкостью для сбора конденсата с козырьком для сбора дождевой воды. Вертикальная труба снабжена верхней торцевой крышкой с прорезями, на которой снизу установлен конус, направляющий внутренний холодный слой воздушного потока вниз. На пути поступления атмосферного воздуха в вертикальную трубу могут быть установлены электронагреватели. Изобретение при простоте и технологичности конструкции обеспечит, помимо производства электрической энергии, получение воды из атмосферного воздуха без внешних энергетических источников. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ветроэнергетическая установка // 2539244

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии. Достигается технический результат тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.